Technische Universität Ilmenau

Static process optimization - Modultafeln of TU Ilmenau

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subject properties subject number 100628 - common information
subject number100628
departmentDepartment of Computer Science and Automation
ID of group2212 (Group Simulation and Optimal Processes)
subject leaderProf. Dr. Pu Li
languageDeutsch
term Sommersemester
previous knowledge and experience

Grundlagen der Mathematik, Physik, Elektrotechnik, Regelungs- und Systemtechnik 1 + 2

learning outcome

Die Studierenden können

  • die Grundlagen, Problemstellungen und Methoden der statischen Prozessoptimierung klassifizieren,
  • Methoden und Werkzeuge anwenden,
  • unterschiedliche Problemstellungen und mathematische Herleitungen  analysieren und generieren sowie
  • Anwendungsfälle für industrielle Prozesse analysieren, entwickeln und bewerten.
content

Optimierung des Designs und des Betriebs industrieller Prozesse
• Lineare und Nichtlineare Programmierung
• Mixed-Integer-Optimierung
• Anwendung von Optimierungswerkzeugen (GAMS) am Rechner
• Praktische Anwendungsbeispiele

Lineare Programmierung:
Theorie der linearen Programmierung, Freiheitsgrad, zulässiger Bereich, graphische Darstellung/Lösung, Simplexmethode, Dualität, Mischungsproblem, optimale Produktionsplanung.

Nichtlineare Optimierung:
Konvexitätsanalyse, Probleme ohne und mit Nebenbedingungen, Optimalitätsbedingungen, Methode des goldenen Schnitts, das Gradienten-, Newton-, Quasi-Newton-Verfahren, Probleme mit Nebenbedingungen, Kuhn-Tucker-Bedingungen, SQP-Verfahren (Sequentielle Quadratische Programmierung), „Active-Set”-Methode, Approximation der Hesse-Matrix, Anwendung in der optimalen Auslegung industrieller Prozesse


Mixed-Integer lineare Programmierung (MILP):
Formulierung, Branch-and-Bound-Methode,  Master-Problem, Optimierungssoftware GAMS, Anwendung im Design industrieller Prozesse

Praktikum: Zwei Versuche: StatPO-1: Nichtlineare Optimierung, Stat-PO2: Programmierung und numerische Lösung von statischen nichtlinearen Optimierungssproblemen mittels Standardsoftware

media of instruction

Präsentation, Vorlesungsskript, Tafelanschrieb, Praktikum im PC-Pool

literature / references

U. Hoffmann, H. Hofmann: Einführung in die Optimierung. Verlag Chemie. Weinheim. 1982

T. F. Edgar, D. M. Himmelblau. Optimization of Chemical Processes. McGraw-Hill. New York. 1989

K. L. Teo, C. J. Goh, K. H. Wong. A Unified Computational Approach to Optimal Control Problems. John Wiley & Sons. New York. 1991

C. A. Floudas. Nonlinear and Mixed-Integer Optimization. Oxford University Press. 1995

L. T. Biegler, I. E. Grossmann, A. W. Westerberg. Systematic Methods of Chemical Process Design. Prentice Hall. New Jersey. 1997

M. Papageorgiou. Optimierung. Oldenbourg. München. 2006

J. Nocedal, S. J. Wright. Numerical Optimization. Springer. 1999

evaluation of teaching
Details in major Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013, Master Wirtschaftsingenieurwesen 2013 (AT), Bachelor Technische Kybernetik und Systemtheorie 2013, Master Wirtschaftsingenieurwesen 2014 (AT), Master Wirtschaftsingenieurwesen 2015 (AT), Master Wirtschaftsingenieurwesen 2018 (AT)
subject nameStatic process optimization
examination number220371
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory
examoral examination performance, 30 minutes
details of the certificate

1) Schriftliche Prüfung, 90 min. (im Sommersemester), mündliche Prüfung, 30 min. (im Wintersemester; für Nach- und Wiederholer) und

2) Unbenoteter Schein (Testat) für Praktikum. Praktikum umfasst zwei Versuche und findet nur im Sommersemester statt.

Signup details for alternative examinations
maximum number of participants30
Details in major Master Mechatronik 2008, Bachelor Ingenieurinformatik 2013, Master Mechatronik 2014
subject nameStatic process optimization
examination number220371
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
Obligationobligatory elective
examoral examination performance, 30 minutes
details of the certificate

1) Schriftliche Prüfung, 90 min. (im Sommersemester), mündliche Prüfung, 30 min. (im Wintersemester; für Nach- und Wiederholer) und

2) Unbenoteter Schein (Testat) für Praktikum. Praktikum umfasst zwei Versuche und findet nur im Sommersemester statt.

Signup details for alternative examinations
maximum number of participants30